高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：带电粒子在匀强磁场中的运动
教学设计(二)
整体设计 教学目标 1．知识与技能 (1)理解洛伦兹力对粒子不做功。 (2)理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速 圆周运动。 (3)会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些 因素有关，并会用它们解答有关问题。 (4)知道质谱仪的工作原理。知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。 2．过程与方法 通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场(电场、磁场)中的问题，培 养学生的分析推理能力。 3．情感、态度与价值观 通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。 教学重点难点 重点： 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式， 并能用来分析有关问 题。 难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。 教学方法 实验观察法、讲述法、分析推理法。 教学用具 洛伦兹力演示仪、电源、投影仪、投影片、多媒体辅助教学设备。 教学过程 导入新课 [问题 1]什么是洛伦兹力？[磁场对运动电荷的作用力] [问题 2]带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？[不一定，洛伦兹力的计算公式为 F＝ qvBsinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ＝90°时，F＝qvB；当θ＝0°时，F＝0。] [问题 3]带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习 —— 带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪。 推进新课 【演示】 先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的 低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹。后进行实验。 教师进行演示实验。 [实验现象]在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外 加上匀强磁场(这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的)，电子的径迹变弯曲成圆形。 [教师引导学生分析得出结论] 当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 带电粒子垂直进入匀强磁场中的受力及运动情况分析(动态课件)。 一是要明确所研究的物理现象的条件 ——在匀强磁场中垂直于磁场方向运动的带电粒 子； 二是分析带电粒子的受力情况， 用左手定则明确带电粒子初速度与所受到的洛伦兹力在
＝
� R×θ AB ＝ 。其中 R 为 AB 弧所对应的轨道半径，由图中 △OO′A 可得 R＝ 3r，所以 t
v v
＝ 3r×π/3v0，D 选项正确。 答案：D 例 3 电子自静止开始经 M、 N 板间(两板间的电压为 u)的电场加速后从 A 点垂直于磁场 边界射入宽度为 d 的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置 P 偏离入射方向的距离为 L，如图 所示。求匀强磁场的磁感应强度。(已知电子的质量为 m，电量为 e)
mv 2πr 2πm 2πm 的，所以 qvB＝mv2/r，由此得出 r＝ ，T＝ ＝ ，可得 T＝ 。 qB v qB qB (2)轨道半径和周期 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式。 mv ①轨道半径 r＝ qB ②周期 T＝2πm/qB 【说明】 (1)轨道半径和粒子的运动速率成正比。 (2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关。 【讨论】 在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不与磁感应强度方向垂直，它的运动 轨迹是什么样的曲线？ 分析：当带电粒子的速度分别为垂直于 B 的分量 v1 和平行于 B 的分量 v2，因为 v1 和 B
所以 AO＝
2mv 。 Bq
vt Bq (2)当离子到位置 P 时，圆心角：α＝ ＝ t r m qB 因为α＝2θ，所以θ＝ t。 2m 例 2 如图所示，半径为 r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电 粒子(不计重力)， 从 A 点以速度 v0 垂直磁场方向射入磁场中， 并从 B 点射出， ∠AOB＝120°， 则该带电粒子在磁场中运动的时间为 ( )
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④质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计。 ⑤质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 【过渡语】先从研究物质微观结构的需要出发提出怎样大量产生高能带电粒子的问题， 从而引出早期使用的加速器——静电加速器。 2．回旋加速器 (1)直线加速器 ①加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电的粒子动能增加，即 qU＝ΔEk ②直线加速器的多级加速：教材图 3.65 所示的是多级加速装置的原理图，由动能定理 可知，带电粒子经 N 级的电场加速后增加的动能，ΔEk＝q(U1＋U2＋U3＋U4＋…Un) ③直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。 (2)回旋加速器 ①由美国物理学家劳伦斯于 1932 年发明。 ②其结构教材图 3.66 所示。核心部件为两个 D 形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变 电场)。 ③加速原理： 通过“思考与讨论”让学生自己分析出带电粒子做匀速圆周运动的周期公 式 T＝2πm/qB，明确带电粒子的周期在 q、m、B 不变的情况下与速度和轨道半径无关，从 而理解回旋加速器的原理。 在学生思考之后，可作如下的解释：如果其他因素(q、m、B)不变，则当速率 v 加大时， 由 r＝mv/qB 得知圆运动半径将与 v 成正比例地增大，因而圆运动周长 2πr＝ 2πmv 也将与 v qB
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垂直，受到洛伦兹力 qv1B，此力使粒子 q 在垂直于 B 的平面内做匀速圆周运动，v2 和 B 平 行，不受洛伦兹力，故粒子在沿 B 方向上做匀速直线运动，可见粒子的合运动是一等距螺 旋运动。 再用洛伦兹力演示仪演示 [出示投影课本例题] 如图所示，一质量为 m，电荷量为 q 的粒子从容器 A 下方小孔 S1 飘入电势差为 U 的加 速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为 B 的磁场中，最后打到底片 D 上。
(1)求离子进入磁场后到达屏 S 上时的位置与 O 点的距离。 (2)如果离子进入磁场后经过时间 t 到达位置 P，证明：直线 OP 与离子入射方向之间的 夹角θ跟 t 的关系是θ＝ qB t。 2m
：(1)离子的初速度与匀强磁场的方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动。 解析 解析： 设圆半径为 r，则据牛顿第二定律可得： v2 mv Bqv＝m ，解得 r＝ r Bq 如图所示，离了回到屏 S 上的位置 A 与 O 点的距离为：AO＝2r
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A．2πr/3v0 C．πr/3v0
B．2 3πr/3v0 D. 3πr/3v0 60° ·T 360°
� 所对应的圆心 O′，由图可知θ＝60°，得 t＝ 解析：首先通过已知条件找到 AB
＝
πm ，但题中已知条件不够，没有此选项，必须另想办法找规律表示 t ，由圆周运动和 t 3qB
成正比例地增大，因此运动一周的时间(周期)仍将保持原值。 最后提到了回旋加速器的效能(可将带电粒子加速，使其动能达到 25 MeV～30 MeV) ， 为狭义相对论埋下了伏笔。 老师再进一步归纳各部件的作用：(如图)
磁场的作用： 带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后， 在洛伦兹力的作用下 做匀速圆周运动，其周期在 q、m、B 不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次 进入 D 形盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场加速。 电场的作用：回旋加速器的两个 D 形盒之间的夹缝区域存在周期性变化并垂直于两个 D 形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。 交变电压的作用：为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在 夹缝两侧加上跟带电粒子在 D 形盒中运动周期相同的交变电压。 带电粒子经加速后的最终能量：(运动半径最大为 D 形盒的半径 R) 由 R＝mv/qB 得 v＝qBR/m，所以最终能量为 Em＝mv2/2＝q2B2R2/2m 讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？(可由上式分析) 例： 1989 年初， 我国投入运行的高能粒子回旋加速器可以把电子的能量加速到 2.8 GeV； 若改用直线加速器加速，设每级的加速电压为 U＝2.0×105 V，则需要几级加速？ 解：设经 n 级加速，由 neU＝E，有 n＝E/eU＝1.4×104(级) 3．对本节要点作简要小结：学生先自我小结分组展示，教师点评归纳整合。 4．巩固新课：
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(1)复习本节内容 (2)完成课本“问题与练习”2、4 题。 实例探究 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 例 1 一个负离子，质量为 m，电荷量大小为 q，以速率 v 垂直于屏 S 经过小孔 O 射入 存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度 B 的方向与离子的运动方向垂直，并 垂直于图中纸面向里。 上中学学科网，下载精品资料！ ！
同一平面内，所以只可能做平面运动；三是洛伦兹力不对运动的带电粒子做功，它的速率不 变，同时洛伦兹力的大小也不变；四是根据牛顿第二定律，洛伦兹力使运动的带电粒子产生 加速度(向心加速度)。 [出示投影]
①电子受到怎样的力的作用？这个力和电子的速度的关系是怎样的？(电子受到垂直于 速度方向的洛伦兹力的作用) ②洛伦兹力对电子的运动有什么作用？(洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大 小) ③有没有其他力作用使电子离开磁场方向垂直的平面？(没有力作用使电子离开磁场方 向垂直的平面) ④洛伦兹力做功吗？(洛伦兹力对运动电荷不做功) 1．带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平 面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。 【注意】 带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。 通过“思考与讨论”，使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T 与粒子所带电荷量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。 [出示投影] 一带电量为 q， 质量为 m， 速度为 v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 其半径 r 和周期 T 为多大？ [ 问题 1] 什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力？ [ 洛伦兹力给带电粒子做圆周运动 提供向心力] [问题 2]向心力的计算公式是什么？[F＝mv2/r] [ 教师推导] 粒子做匀速圆周运动所需的向心力 F＝ m v2 是由粒子所受的洛伦兹力提供 r
高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案带电粒子在匀强磁场中的运动
而理解回旋加速器的原理。
在学生思考之后，可作如下的解释： 如果其他因素 (q、m、B) 不变， 则当速率 v 加大时，
由 r＝ mv/qB 得知圆运动半径将与 v 成正比例地增大，因而圆运动周长
2π＝ｒ2πqBm也v 将与 v
成正比例地增大，因此运动一周的时间 (周期 ) 仍将保持原值。 最后提到了回旋加速器的效能 (可将带电粒子加速，使其动能达到
电场的作用：回旋加速器的两个 D 形盒之间的夹缝区域存在周期性变化并垂直于两个
D 形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。 交变电压的作用： 为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，
使之能量不断提高， 须在
夹缝两侧加上跟带电粒子在 D 形盒中运动周期相同的交变电压。
带电粒子经加速后的最终能量： (运动半径最大为 D 形盒的半径 R)
为狭义相对论埋下了伏笔。 老师再进一步归纳各部件的作用： (如图 )
25 MeV ～ 30 MeV) ，
磁场的作用： 带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，
在洛伦兹力的作用下
做匀速圆周运动，其周期在 q、 m、 B 不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次
进入 D 形盒都运动相等的时间 (半个周期 )后平行电场方向进入电场加速。
U 的加
(1)粒子进入磁场时的速率。
(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。 解： (1)粒子在 S1 区做初速度为零的匀加速直线运动．由动能定理知，粒子在电场中得
到的动能等于电场对它所＝ 2qU/m 。 (2)粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供，即 所以粒子的轨道半径为 r＝ mv/qB ＝ 2mU/qB 2
并能用来分析有关问
洛伦兹力演示仪、电源、投影仪、投影片、多媒体辅助教学设备。
高中物理 1.9带电粒子在匀强电场中的运动教案 新人教版选修31
《带电粒子在匀强电场中的运动》教学设计一、课题《带电粒子在匀强电场中的运动》──人民教育出版社课标教材《选修3－1》，2010年4月第3版，第一章第9节二、教材内容和学情分析教材内容1．《带电粒子在电场中的运动》是高二学习了基础教材电场、电势差、电场力做功与电势能等内容之后再学习的拓展内容。
2．通过本章节的学习，进一步理解力与运动、功与能的关系。
把电场概念与运动学、力学联系起来，学习运用运动的合成与分解、牛顿定律、动能定理解题，提高分析问题的能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。
3．在高考中，是重点内容，属于Ⅱ级要求。
这一节主要研究带电粒子在静电场中的运动问题，是对电场强度和电势分别描述电场的力的性质和能的性质的综合应用。
近几年高考中对带电粒子在电场中的运动考察频率较高，尤其是在与力学知识的综合中巧妙的把电场，牛顿定律，功能关系等相联系命题。
这样能较好的检测考生的综合应用能力，电学知识解决实际问题的能力。
学情分析思维基础：平时教学中，注重“模型分析－猜想－实验验证－上升理论”模式的教学，学生已习惯于这种科学探究的学习模式。
心理特点：学生在强烈兴趣（实验引入）的驱使下，利用已有知识进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。
已有知识：学生熟悉自由落体运动规律；理解粒子在电场中的受力特征和功能关系。
另由于本校学生的基础比较差，学习有一定难度，所以用匀强电场为例来讲解带电粒子在电场中的加速和偏转，且只选粒子初速度方向与电场方向平行和垂直两种情况。
三、三维目标知识与能力1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析和解决加速和偏转方面的问题。
2、知道示波管的基本原理。
3、让学生动脑（思考）、动笔（推导）、动手（实验）、动口（讨论）、动眼（观察）、动耳（倾听），培养学生的多元智能。
过程与方法1、通过复习自由落体运动规律，由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。
2、通过由浅入深、层层推进的探究活动，让学生逐步了解示波管的基本原理。
人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 教案2
让学生观看电视显像管的实物，了解他的结构
引导学生回答：
1垂直于纸面向外（方法类似垂直于纸面向里）
2使垂直于纸面向外的磁场逐渐减小，然后变成垂直于纸面向里的磁场，逐渐增大
3施加竖直方向的磁场
4偏转区施加的磁场大小和方向不断变化，因此打在荧光屏上Байду номын сангаас光点不断移动而且移动非常快。所以我们感到整个荧光屏都在发光。
（2）会计算洛伦兹力的大小；
（3）知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理。
◆过程与方法：
（1）通过对安培力微观本质的猜测，提出洛伦兹力的概念；
（2）通过分组实验对洛伦兹力的方向、判定方法进行探究，培养学生的观察能力
（3）通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力。
◆情感态度与价值观：
（1）让学生领悟到从生活中获取知识，然后把知识应用到生活
过渡：利用上面的学习尝试解释一下极光问题。
停顿、让学生自主思考讨论，口述推导的思路
学生推导探究：让学生自己把推导过程写在纸上。
让这位同学上台给大家讲一下，其余学生观察，看自己做得对不对，以及自己有没有犯类似的错误。
引导学生回答：计算安培力时就得多乘一个sinθ，相应得推出来的洛伦兹力的公式要加一个sinθ，并让学生指出θ是磁场方向与速度方向的夹角
教学设计
教学主题
带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt
一、教材分析
本节课是人教版高中物理选修3-1磁场的内容，是安培力的微观细化，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，是与力学进行综合的完美切入点。本节课中编者通过实验探究和理论推导两种途径让学生去学习、理解洛伦兹力，进一步让学生体验深层次的的科学探究的方法。
高中物理教案选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动
教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主 备 人：陈卫东 学科长审查签名：（一）内容及解析1、内容：带点粒子在匀强磁场中的运动分为加速和偏转问题2、解析：加速问题一般用匀变速直线运动规律解答，偏转问题一般用类平抛运动知识解答。
（二）目标及其解析1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．2、知道示波管的构造和基本原理．（三）教学问题诊断分析运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题（四）、教学支持条件分析通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习匀强电场的概念→电场强度的定义→带电粒子在匀强电场中运动时受力分析→练习、小结2、教学情景1．带电粒子的加速(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线 方向进入电场，受到的电场力与运动方向在 上，做 直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动． (2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于 的变化量,等于力做的功.即: 221qU mv =(初速度为零)；2022121qU mv mv -= 此式适用于一切电场． 2．带电粒子的偏转(1)动力学分析：带电粒子以速度v 0 于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做 运动.(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：①沿初速度方向(X 方向)做速度为v 0的 ．X= ;②沿电场力方向做初速度为零的 ．a y = ;V y = ;Y= .③偏角：==v v yθtan .【典例分析】例1如图1—8—1所示，两板间电势差为U ，相距为d ，板长为L ．—正离子q 以平行于极板的速度v 0射入电场中，在电场中受到电场力而发生偏转，则电荷的偏转距离y 和偏转角θ为多少?例2两平行金属板相距为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直图1—8— 4 图1—8－5 于极板的方向射出，最远到达A 点，然后返回，如图1—8—3所示，OA＝h ，此电子具有的初动能是 ( )A ．U edhB ．edUhC ．dh eUD ．d eUh例3一束质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以平行于两极板的速度v 0进入匀强电场，如图1—8—4所示．如果两极板间电压为U ，两极板间的距离为d 、板长为L ．设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为 ．(粒子的重力忽略不计)例4如图1—8－5所示，离子发生器发射出一束质量为m ，电荷量为q 的离子，从静止经加速电压U 1加速后，获得速度0v ，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U 2作用后，以速度v 离开电场，已知平行板长为l ，两板间距离为d ，求：①0v 的大小；②离子在偏转电场中运动时间t ；③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F ；④离子在偏转电场中的加速度；⑤离子在离开偏转电场时的横向速度y v ；⑥离子在离开偏转电场时的速度v 的大小；⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y ；⑧离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tan θ 【小结】解题的一般步骤是：(1)根据题目描述的物理现象和物理过程以及要回答问题，确定出研究对象和过程．并选择出“某个状态”和反映该状态的某些“参量”，写出这些参量间的关系式．(2)依据题目所给的条件，选用有关的物理规律，列出方程或方程组，运用数学工具，对参量间的函数关系进行逻辑推理，得出有关的计算表达式．(3)对表达式中的已知量、未知量进行演绎、讨论，得出正确的结果．（六）目标检测1．利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子________；利用电场使带电粒子________．2．示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由电子枪、_____________和荧光屏组成，管内抽成真空．设计意图：检测目标完成情况A 组题1．如图l —8—6所示，电子由静止开始从A 板向B 板运动，当到达B 板时速度为v ，保持两板间电压不变．则图1—8－8( )A ．当增大两板间距离时，v 也增大B ．当减小两板间距离时，v 增大C ．当改变两板间距离时，v 不变D ．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间延长2．如图1—8—7所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )A ．2倍B ．4倍C ．0.5倍D ．0.25倍设计意图：对学生进行基础知识练习B 组题 3．电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场，恰好从正极板边缘飞出，如图1—8—8所示，现在保持两极板间的电压不变，使两极板间的距离变为原来的2倍，电子的入射方向及位臀不变，且要电子仍从正极板边缘飞出，则电子入射的初速度大小应为原来的（ ） A ．22 B ．21 C ．2 D ．2 4．下列带电粒子经过电压为U 的电压加速后，如果它们的初速度均为0，则获得速度最大的粒子是 ( )A ．质子B ．氚核C ．氦核D ．钠离子Na ＋设计意图：提高学生对基础知识的学习C 组题5．真空中有一束电子流，以速度v 、沿着跟电场强度方向垂直．自O 点进入匀强电场，如图1—8—9所示，若以O 为坐标原点，x 轴垂直于电场方向，y 轴平行于电场方向，在x 轴上取OA ＝AB ＝BC ，分别自A 、B 、C 点作与y 轴平行的线跟电子流的径迹交于M 、N 、P 三点，那么：(1)电子流经M ，N 、P 三点时，沿x 轴方向的分速度之比为 ．(2)沿y 轴的分速度之比为 ．(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为 ．6．如图1—8—10所示，—电子具有100 eV 的动能．从A 点垂直于电场线飞入匀强电场中，当从D 点飞出电场时，速度方向跟电场强度方向成1 500角．则A 、B 两点之间的电势差U AB ＝ V ．设计意图：提高部分学生的的能力教学反思：图1—8－7 图1—8－9 图1—8—10小课堂：如何培养学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。
人教版高中物理-选修3-1-优秀教案《磁场》全章
人教版高中物理-选修3-1-优秀教案《磁场》全章本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第三章磁场全章教学设计全章教学内容分析我们生活在磁的世界里，但是磁对我们来说，依然相当神秘。
本章从磁现象和电流磁效应导入磁场，首先介绍了磁场的性质及描述，进而研究磁场对通电导线和运动电荷的作用力。
最后介绍带电粒子在磁场中的运动。
全章的知识结构始终遵循“从充满问题的现象入手，从实验中发现本质，从本质中体会应用”这一思路。
磁场对电流的作用——安培力在本章中起着承上启下的作用，它不仅是磁场性质的重要体现，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础，还是电磁感应动态分析的重要组成部分。
在洛伦兹力公式的处理上，教材从“磁场对电流有力的作用”和“电流是由电荷的定向移动形成的”这两个事实出发，提出磁场对运动电荷有作用力的设想，然后用实验来验证，在此基础上引入洛伦兹力概念，并借助电流的微观模型推导洛伦兹力。
一般情况下，带电粒子在磁场中的运动比较复杂，它被广泛运用于探索物质的微观结构图相互作用并且在现代科技中有着广泛的应用。
教材结合显像管、质谱仪、回旋加速器应用实例主要介绍了带电粒子垂直进入匀强磁场中的匀速圆周运动，旨在让学生掌握粒子运动与控制的研究方法。
课标要求1．内容标准(1)列举磁现象在生活和生产中的应用。
了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注与磁相关的现代技术发展。
例1：观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理。
(2)了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。
会用磁感线描述磁场。
例2：了解地磁场的分布、变化，及其对人类生活的影响。
(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
(4)通过实验认识安培力，会判断安培力的方向。
会计算匀强磁场中安培力的大小。
例3：利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力。
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计一、教材分析本节是位于高中物理教材人教版选修3-1第三章第6节《带电粒子在匀强磁场中的运动》。
在该内容之前学生已经学习了匀速圆周运动、向心力、洛伦兹力和左手定则等知识。
本节将在上节课的基础上研究带电粒子在匀强磁场中的运动情况，以演示实验为主，探究带电粒子的运动受哪些因素的影响，然后举出两个在实践上的应用的例子——质谱仪、回旋加速器，加深学生对该内容的理解。
该内容将力学和电磁学联系在一起，具有极强的综合性，是学生学习的重点和难点，综合考察了学生建构物理模型、分析推理能力和运用数学工具处理物理问题的能力，是高中物理学习的核心内容。
二、学情分析1、在学习上：在此之前学生已经学习了匀速圆周运动、洛伦兹力等知识，特别是对匀速圆周运动有了深刻的认识，但是由于刚刚学习洛伦兹力，对洛伦兹力的理解较浅，需要加强训练以巩固知识。
2、在心理上：高二学生具有较成熟的抽象思维能力，能够运用归纳、推理等方法解决一些问题，而且好奇心强，乐于思考，已具备一定的基础知识和技能。
但认知还比较浅，而且对待问题缺乏耐心和信心，对教师有一定的依赖，需要鼓舞和激励。
三、教学目标（一）知识与技能1、了解显示带电粒子在匀强磁场中运动路径的方法；2、知道洛伦兹力不做功，它只改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小；3、掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律及方法；4、知道质谱仪和回旋加速器的构造、原理和用途。
（二）过程与方法1、经历用洛伦兹力演示仪演示实验的过程，学会显示带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的方法；2、通过观察视频和动画，结合匀速圆周运动和几何关系，学会找到粒子的轨道半径和计算周期；3、通过学习质谱仪和回旋加速器，了解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动在生产生活中的应用。
（三）情感态度价值观1、通过用洛伦兹力演示仪观察电子在匀强磁场中的运动实验，培养观察和思考能力；2、通过对带电粒子垂直射入匀强磁场做圆周运动的轨道半径和周期公式的推导，培养严密的科学态度；3、通过学习质谱仪和回旋加速器的构造和原理，大胆提出设想，培养创新思维和实践能力。
人教版物理选修3-1《带电粒子在匀强磁场中的运动》习题课教案
带电粒子在匀强磁场中的运动习题课教案设计一、带电粒子在直线边界磁场中的运动1.基本问题【例题1】如图所示,一束电子(电量为e)以速度V 垂直射入磁感应强度为B 、宽度为d 的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300.求:(1)电子的质量m(2)电子在磁场中的运动时间t【小结】处理带电粒子在匀强磁场中的运动的方法：1、 找圆心、画轨迹（利用F ⊥v 或利用弦的中垂线）；2、 定半径（几何法求半径或向心力公式求半径）3、 求时间（t=0360θ×Ｔ或t=vs ） 注意：带电粒子在匀强磁场中的圆周运动具有对称性。
① 带电粒子如果从一直线边界进入又从该边界射出，则其轨迹关于入射点和出射点线段的中垂线对称，入射速度方向、出射速度方向与边界的夹角相等；② 在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。
2.应用对称性可以快速地确定运动的轨迹。
【例题2】如图—所示，在y ＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy 平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度υ0从O 点射入磁场，入射方向在xy 平面内，与x 轴正向的夹角为θ.若粒2qBd m v =303603d t T vπ==子射出磁场的位置与O 点的距离为l ，求该粒子的电量和质量之比mq 。
【审题】本题为一侧有边界的匀强磁场，粒子从一侧射入，一定从边界射出，只要根据对称规律①画出轨迹，并应用弦切角等于回旋角的一半，构建直角三角形即可求解。
【解析】根据带电粒子在有界磁场的对称性作出轨迹，如图9-5所示，找出圆心A ，向x 轴作垂线，垂足为H ，由与几何关系得：【总结】在应用一些特殊规律解题时，一定要明确规律适用的条件，准确地画出轨迹是关键。
二、带电粒子在圆形边界磁场中的运动【例题3】电视机的显像管中，电子（质量为m ，带电量为e ）束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图9-6所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O ，半径为r 。
人教版物理选修3-1：带电粒子在匀强磁场中的运动习题课教案
带电粒子在匀强磁场中的运动习题课教案【学习目标】1、掌握带电粒子在有界磁场中的运动的分析方法；2、掌握带电粒子在磁场中运动的临界问题的分析方法。
【课堂精讲】一、带电粒子在有界磁场中的运动1、求解带电粒子在磁场中运动的基本思路：在研究带电粒子在匀强磁场中运动规律时，着重把握“一找圆心，二找半径，三找周期”的规律。
（1）圆心的确定：圆心的位置应在①与速度方向垂直的直线上（或在洛伦兹力的作用线上）②任一条弦（通常做过入射点和出射点的弦）的垂直平分线上。
作出上述直线中的任意两条直线的交点，即为圆心。
（2）定半径：确定圆心后，由三角形几何关系求出（一般是三角形的边边关系、边角关系、全等、相似关系）。
（3）求时间：两种方法①首先确定带电粒子运动的周期2m T qB π=，当粒子运动的圆弧所对的圆心角为θ时，其运动的时间为2t T θπ=。
②若粒子运动的圆弧的弧长为l ，则粒子运动的时间为l t v =。
2、两个有用的推论：（1）从一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角（弦切角）相等，如图甲、乙所示。
（2）带电粒子沿半径方向射入圆形磁场区域内，必从半径方向射出，如图丙所示。
【例题1】如图所示，一束电子的电荷量为e，以速度v垂直摄入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？【例题2】电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。
磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r。
当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘P点，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？（设电子的质量为m、电荷量为e）二、临界问题【例题3】一磁场宽度为L，磁感应强度为B，如图所示。
物理人教版高中选修3-1带电粒子在匀强磁场中的运动
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计一、教学设计思路这节内容主要是使学生清楚在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下运动的情况及其成因。
有洛伦兹力演示仪和动画课件的辅助，学生大体理解带电粒子是做匀速圆周运动，轨道半径和周期也不难明白，但更多的是让学生了解过程、细节，如每时每刻洛伦力兹力与粒子速度都是垂直关系，这往往是解决带是粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动综合性问题的突破口。
而这样的综合性题目在高考中常常见到，有时甚至以压轴题出现，要很好地解决它，不是仅仅知道轨道半径公式和周期公式就行的，分析出粒子的运动过程，找出其几何关系，才是解决问题的首要。
为了使学生注意带电粒子在匀强磁场中运动的过程，采用课件动画模拟，从而反复观察直到学生清楚为止，也验证着相关的猜想和结果。
为了保持思想的流畅和活跃，在观察动画或视频的同时（或之后），逐步提出有关问题，分解成多个问题，阶梯式地上升，逼近结果，得出结论。
二、教学目标1．知识与技能（1）了解显示电子径迹的方法（2）理解带电粒子垂直射入匀强磁场时的运动性质及相应的轨道半径和周期（3）了解质谱仪2．过程与方法通过观察视频和动画，知道洛伦兹力提供向心力，结合匀速圆周运动的公式，得出轨道半径和周期；利用带电粒子垂直射入匀强磁场时做匀速圆周运动，制造出质谱仪，是精确测量带电粒子的质量和分析同位素的一种重要工具。
3．情感、态度与价值观通过对带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式的推导，培养学生严密的科学态度。
三、教学重点、难点重点：理解轨道半径和周期。
难点：带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的成因。
四、实验器材及教学媒体的选择与使用洛伦兹力演示仪、多媒体投影系统。
五、教学方法提问、讨论、讲解、观察、练习反馈。
六、教学过程1．引入新课上节课推导出带电粒子在匀强磁场中受力，即洛伦兹力F=qvB，那么：垂直射入匀强磁场中的带电粒子，在洛伦兹力F=qvB的作用下，将会偏离原来的运动方向。
高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：1.9 带电粒子在电场中的运动
教学设计整体设计教学目标(一)知识与技能1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。
2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。
3．知道示波管的主要构造和工作原理。
(二)过程与方法培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。
(三)情感态度与价值观1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。
2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
教学重点难点带电粒子在电场中的加速和偏转规律，带电粒子在电场中的偏转问题及应用。
教学过程(一)复习力学及本章前面相关知识要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。
(二)新课教学1．带电粒子在电场中的运动情况(平衡、加速和减速)(1)若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F ＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。
例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？分析：带电粒子处于静止状态，∑F ＝0，qE ＝mg ，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。
又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。
(2)若∑F ≠0(只受电场力)且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。
(变速直线运动)◎打入正电荷(如图)，将做匀加速直线运动。
设电荷所带的电荷量为q ，板间场强为E电势差为U ，板距为d ，电荷到达另一极板的速度为v ，则电场力所做的功为：W ＝qU ＝qEL粒子到达另一极板的动能为：E k ＝12mv 2由动能定理有：qU ＝12mv 2(或qEL ＝12mv 2对恒力) 若初速为v 0，则上面各式又应怎么样？让学生讨论并列出。
若打入的是负电荷(初速为v 0)，将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何？请学生讨论，并得出结论。
请学生思考和讨论课本P 33问题分析讲解例题1。
(详见课本P 33)【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F ≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，则带电粒子将做什么运动？(曲线运动)——引出2．带电粒子在电场中的偏转(不计重力，且初速度v 0⊥E ，则带电粒子将在电场中做类平抛运动)复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。